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1、第1章 单片计算机概述第1页，共23页，编辑于2022年，星期日目 录&第一章第一章 单片计算机概述单片计算机概述&第二章第二章 MCS-51 MCS-51单片机硬件结构单片机硬件结构&第三章第三章 89C51 89C51指令系统指令系统&第四章第四章 汇编语言程序设计知识汇编语言程序设计知识&第五章第五章 中断概念和中断逻辑中断概念和中断逻辑&第六章第六章 定时器定时器/计数器计数器&第七章第七章 串行口原理及应用串行口原理及应用&第八章第八章 C51 C51基础基础&第九章第九章 单片机系统的扩展单片机系统的扩展&附录附录A 89C51A 89C51指令系统表指令系统表&参考资料参考资料第
2、2页，共23页，编辑于2022年，星期日第一章第一章 单片计算机概述单片计算机概述1.1 1.1 微型计算机、单板机与单片机微型计算机、单板机与单片机 v微处理器微处理器 (Microprocessor)是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。又称中央处理单元又称中央处理单元CPU（Central Processing Unit）。）。第3页，共23页，编辑于2022年，星期日微型计算机微型计算机（Microcomputer，简称微机 C）是具有完整运算及控制功能的计算机。是具有完整运算及控制功能的计算机。包括包括微处理器微处理器(CPU)存储器存储
3、器接口适配器接口适配器（输入输出接口电路）（输入输出接口电路）输入输入/输出设备输出设备（I/O）第4页，共23页，编辑于2022年，星期日提供上述四部分组成的基本计算机系统，用户可根据需提供上述四部分组成的基本计算机系统，用户可根据需要增加相应的过程通道组成各自的计算机控制系统。要增加相应的过程通道组成各自的计算机控制系统。v单板机单板机 可直接用于控制系统中，一般还具有简单的开发功可直接用于控制系统中，一般还具有简单的开发功 能，可用来作为学习机。能，可用来作为学习机。由多片大规模集成电路元件组成，这些芯片都布置由多片大规模集成电路元件组成，这些芯片都布置 在一块印刷电路板上，所以从结构上
4、看，单板机实在一块印刷电路板上，所以从结构上看，单板机实 际上是一个单板、多片的微型计算机小系统。际上是一个单板、多片的微型计算机小系统。第5页，共23页，编辑于2022年，星期日v单片机单片机（Single-Chip Microcomputer）是将微处理器、一定容量是将微处理器、一定容量RAMRAM和和ROMROM以及以及I/OI/O口、定时器口、定时器等电路集成在一块芯片上，构成单片微型计算机。等电路集成在一块芯片上，构成单片微型计算机。微处理器微处理器RAM RAM ROMROMI/OI/O口口定时器定时器单片微型计算机单片微型计算机第6页，共23页，编辑于2022年，星期日微机微机单
5、片机单片机备注备注可靠性可靠性差差好好工控机工控机控制功能控制功能弱弱强强存储器容量存储器容量大大(G T)小小（64KB*2）数据存储器数据存储器128B程序存储器程序存储器4KB监控程序监控程序操作系统操作系统有有无无自开发能力自开发能力有有无无开发机开发机仿真器仿真器应用应用/配置比配置比性能性能/价格比价格比 1接近接近1速度速度快快GHz慢慢MHz体积体积大大小小功耗功耗大大小小价格价格高高低低单片机与微机比较单片机与微机比较 第7页，共23页，编辑于2022年，星期日v1 1、单片机的基本组成、单片机的基本组成1.2 1.2 单片机的特点和应用单片机的特点和应用 外中断外中断内中断
6、内中断控制控制并行口并行口串行通信串行通信外部时钟源外部时钟源外部事件计数输入外部事件计数输入DBUS第8页，共23页，编辑于2022年，星期日中央处理器（中央处理器（CPU）存储器存储器I/O接口接口运算器运算器控制器控制器8位的位的ALU8位累加器位累加器ACC8位程序状态寄存器位程序状态寄存器PSW8位寄存器位寄存器B布尔处理器布尔处理器2个个8位暂存器位暂存器程序计数器程序计数器PC指令寄存器指令寄存器IR指令译码器指令译码器ID振荡器和定时电路振荡器和定时电路程序存储器程序存储器ROM数据存储器数据存储器RAMv基本组成部分基本组成部分第9页，共23页，编辑于2022年，星期日（1）
7、高集成度、高可靠性高集成度、高可靠性 将将各各功功能能部部件件集集成成在在一一块块芯芯片片上上，集集成成度度高高；内内部部布布线线短短，其其抗抗工工业业噪噪音音性性能能；程程序序指指令令固固化化，不不易易破破坏坏，可靠性高。可靠性高。（2）控制功能强控制功能强 为为满满足足控控制制要要求求，指指令令系系统统均均有有极极丰丰富富的的条条件件，非非常常适用于专门的控制功能。适用于专门的控制功能。v2 2、单片机的特点、单片机的特点第10页，共23页，编辑于2022年，星期日 （3）低电压、低功耗低电压、低功耗 为为满满足足广广泛泛使使用用于于便便携携式式系系统统，许许多多单单片片机机内内的的工工作
8、作电压仅为电压仅为1.8V3.6V，而工作电流仅为数百微安。，而工作电流仅为数百微安。（4）优异的性能价格比优异的性能价格比 为了提高速度和运行效率，单片机已使用为了提高速度和运行效率，单片机已使用RISC流水线和流水线和DSP等技术。寻址能力也已突破等技术。寻址能力也已突破64KB的限制，片内的的限制，片内的ROM容容量可达量可达62MB，RAM容量则可达容量则可达2MB。各大公司的商业竞争更。各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。使其价格十分低廉，其性能价格比极高。第11页，共23页，编辑于2022年，星期日（1）在测控系统中的应用在测控系统中的应用 用用于于构构成成各各
9、种种工工业业控控制制系系统统、自自适适应应控控制制系系统统、数数据据采集系统等。采集系统等。（2）在智能化仪器仪表中的应用在智能化仪器仪表中的应用 应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和综合化等方向发展。多功能化和综合化等方向发展。（3）在机电一体化中的应用在机电一体化中的应用 与传统机械产品结合使传统的机械产品结构简化，控制走向与传统机械产品结合使传统的机械产品结构简化，控制走向智能化，构成新一代的机电一体化产品。智能化，构成新一代的机电一体化产品。v3 3、单片机的应用、单片机的应用第12页，共23页，编辑于2022年
10、，星期日（4）在智能接口中的应用在智能接口中的应用 工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理，单片机工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理，单片机与主机并行工作，可大大提高系统的运行速度。与主机并行工作，可大大提高系统的运行速度。（5）在人类生活中的应用在人类生活中的应用 单片机由于其价格低廉、体积小巧，被广泛应用在人类生单片机由于其价格低廉、体积小巧，被广泛应用在人类生活的诸多场合，使人类的生活更加方便舒适，丰富多彩。活的诸多场合，使人类的生活更加方便舒适，丰富多彩。v3 3、单片机的应用、单片机的应用第13页，共23页，编辑于2022年，星期日v1 1、单片机的发展概况、单片机的发展
11、概况1.3 1.3 单片机的历史与发展单片机的历史与发展v第一阶段（第一阶段（19741976）：）：单片机初级阶段单片机初级阶段 因工艺限制，单片机采用双片的形式而且功能比较简单。因工艺限制，单片机采用双片的形式而且功能比较简单。v第二阶段（第二阶段（19761978）：）：单片机的探索阶段单片机的探索阶段 这种单片这种单片机片内集成有机片内集成有8 8位位CPUCPU、并行、并行I/OI/O口、口、8 8位定时位定时/计数器，计数器，RAMRAM和和ROMROM，不足之处是无串行口，中断处理较简单，片，不足之处是无串行口，中断处理较简单，片内内RAMRAM和和ROMROM容量较小。容量较小
12、。代表代表机型：机型：Intel MCS-48Intel MCS-48系列。系列。第14页，共23页，编辑于2022年，星期日 第三阶段（第三阶段（19781982）：）：单片机的完善阶段单片机的完善阶段 普遍带有串行普遍带有串行I/O口，多级中断系统，口，多级中断系统，16位定时位定时/计数器。计数器。RAM和和ROM容量大且可寻址范围达容量大且可寻址范围达64K，片内带有，片内带有A/D转换转换器。器。由于这类单片机的性能价格比高，所以仍被广泛采用，由于这类单片机的性能价格比高，所以仍被广泛采用，是目前应用数量较多的单片机。是目前应用数量较多的单片机。第15页，共23页，编辑于2022年，
13、星期日第四阶段（第四阶段（1982现在）：现在）：8 8位单片机巩固发展及位单片机巩固发展及1616位单片位单片机、机、3232位单片机推出阶段位单片机推出阶段 集成度高达集成度高达120000120000管子管子/片，主振为片，主振为12MHz12MHz，片内，片内RAMRAM为为232B232B，ROMROM为为8KB8KB，中断处理为，中断处理为8 8级，片内带有多通道级，片内带有多通道1010位位A/DA/D转换器及高速输入转换器及高速输入/输出部件（输出部件（HIS/HSOHIS/HSO）实时处理能力很强。）实时处理能力很强。代表机型：代表机型：Interl MCS-96Interl
14、 MCS-96 3232位单片机除了具有更高的集成度外，主振已达位单片机除了具有更高的集成度外，主振已达20MHz,20MHz,其性能也其性能也比比8 8位、位、1616位单片机更加优越。位单片机更加优越。第16页，共23页，编辑于2022年，星期日v2 2、单片机的主要技术发展方向、单片机的主要技术发展方向 1.3 1.3 单片机的历史与发展单片机的历史与发展趋势：大容量、低能耗、高性能、外围电路内装化等。趋势：大容量、低能耗、高性能、外围电路内装化等。（1）单片机的大容量化）单片机的大容量化 （2）单片机的高性能化）单片机的高性能化（3）单片机的小容量低廉化）单片机的小容量低廉化 （4）单
15、片机的外围电路内装化）单片机的外围电路内装化（5）单片机将实现全面的低功耗管理）单片机将实现全面的低功耗管理 第17页，共23页，编辑于2022年，星期日v1 1、IntelIntel公司系列单片机公司系列单片机 1.4 1.4 单片机主要产品简介单片机主要产品简介 Intel公司的系列单片机可分为公司的系列单片机可分为MCS-51、MCS-96两两个系列。个系列。Intel的单片机每一类芯片的的单片机每一类芯片的ROM根据型号一般有根据型号一般有片内掩膜片内掩膜ROM、片内、片内EPROM和外接和外接EPROM三种方式，三种方式，第18页，共23页，编辑于2022年，星期日型号程序存储器RA
16、M(B)I/O口线定时器(个位)中断源晶振(MHz)80518051AH/BH4KB ROM1283221652128751AH/BH4KB EPROM1283221652128031AH无12832216521280528052AH8KB ROM2563231662128752AH8KB EPROM2563231662128032AH无25632316621280C5180C51BH4KB ROM12832216521287C51BH4KB EPROM12832216521280C31BH无12832216521280C5280C528KB ROM25632316621280C32无2563
17、23166212第19页，共23页，编辑于2022年，星期日v2 2、PHILIPSPHILIPS公司单片机公司单片机 PHILIPS公司生产与公司生产与MCS-51兼容的兼容的80C5l系列单片机，其系列单片机，其主要产品有主要产品有80C51、80C52、80C31、80C32、80C528、80C552、80C562、80C751等，其中等，其中83C552功能最强，功能最强，83C751体积最小。体积最小。PHILIPS单片机的特点是具有单片机的特点是具有I2C总线，这是一种串行总线，这是一种串行通信总线。可以通过通信总线。可以通过I2C总线对系统进行扩展，使单片机系统总线对系统进行扩
18、展，使单片机系统结构更简单，体积更小。结构更简单，体积更小。第20页，共23页，编辑于2022年，星期日v3、Motorola公司单片机公司单片机 Motorola公司的单片机从应用角度可以分成两类，即公司的单片机从应用角度可以分成两类，即高性能的通用型单片机和面向家用消费领域的专用型单片高性能的通用型单片机和面向家用消费领域的专用型单片机。机。通用型单片机具有代表性的是通用型单片机具有代表性的是MC68HC11系列，有几系列，有几十种型号。其典型产品为十种型号。其典型产品为MC68HC11A8；专用型单片机性能价格比较高，应用时一般采用专用型单片机性能价格比较高，应用时一般采用“单片单片”形式，原则上一块单片机就是整个控制系统。这类单片机形式，原则上一块单片机就是整个控制系统。这类单片机无法外接存储，如无法外接存储，如MC68HC05/MC68HC04系列。系列。第21页，共23页，编辑于2022年，星期日v4、ATMEL51系列单片机系列单片机 v5、Microchip公司的单片机公司的单片机 v6、Zilog公司的单片机公司的单片机 第22页，共23页，编辑于2022年，星期日第23页，共23页，编辑于2022年，星期日